Компоновки низу бурильної колони для керування напрямком стовбура свердловини

У практиці буріння застосовують різні КНБК для проходження відповідних інтервалів похило-скерованих, горизонтальних і багатовибійних свердловин. Досвід використання ком­поновок для керування напрямком стовбура свердловини на нафтогазових родовищах і пло­щах колишнього СРСР узагальнений ВНДІБТ.

КНБК для безорієнтованого набору зенітного кутавикористовують у разі наявності стабіль­ного положення азимута стовбура свердловини при початковому зенітному куті не менше 3°.

При турбінному бурінні свердловин найбільш поширені компоновки, які включають до­лото, калібратор і турбобур. Відхиляюча сила в таких компоновках виникає через великий за­зор між корпусом турбобура і стінкою свердловини. Калібратор або центратор виконує функ­ції опори, яка сприяє реалізації маятникового ефекту.

При роторному бурінні ПСС використовують подібні компоновки з одним або декількома ОЦЕ.

Для малоінтенсивного збільшення зенітного кута при бурінні ПСС на нафтових родови­щах Республіки Комі (Росія) використовують такі КНБК:

При бурінні електробурамизастосовують такі КНБК для безорієнтованого набору зенітно­го кута у свердловинах із зенітним кутом понад 15°:

• долото діаметром 295,3 мм; 295,3 або 293,7-мм калібратор; електробур Е240; телеметрич­на система; 178-мм ОБТ довжиною 8—10 м; бурильні труби;

• долото діаметром 215,9 мм; подовжувач довжиною 0,5 м; 215,9 або 214,3-мм калібратор; стабілізатор наддолотний з плаваючим центратором; електробур Е190 (Е185) з телесистемою; 178-мм ОБТ довжиною 25—50 м; бурильні труби;

• долото діаметром 215,9 мм; 215,9-мм калібратор; подовжувач довжиною 0,5 м; 210 мм ста­білізатор наддолотний; електробур Е190 (Е185); 178-мм ОБТ довжиною 25—50 м; бурильні труби.

З допомогою перших двох компоновок можно досягти інтенсивності набору зенітного кута 0,4—0,5 °/10 м, а останньою — у межах 0,1—0,2 °/10 м.

Зі збільшенням зносу калібратора інтенсивність набору зенітного кута зменшується. При безорієнтованому наборі зенітного кута на величину інтенсивності також впливає зенітний кут викривлення свердловини, стан нижньої радіальної опори вибійного двигуна та інші фа­ктори. Тому при використанні таких КНБК потрібно контролювати величину зносу калібра­тора та після 50—70 м проходки проводити вимірювання інклінометром.

Орієнтовані КНБК призначені для керування зенітним і азимутальним кутами викрив­лення стовбура свердловини при бурінні вибійними двигунами. На рис.28 показані, за ре­комендаціями ВНДІБТ, схеми орієнтованих КНБК. їх вибір здійснюється залежно від геологі­чних умов буріння, прогнозованого стану стовбура та вимог до точності викривлення.

Компоновка (рис.28,а) включає долото, короткий вибійний двигун з перекошеними осями приєднувальних різьб та ОБТ. Кут перекошування осей різьб перехідника становить 1°30'— 3° при довжині ОБТ 12—25 м.

Для компоновки (рис.28,б) секції турбобура рекомендується з'єднувати під кутом 0°30'—1°ЗО'. Довжина ОБТ при цьому не регламентується.

У компоновці з турбінним відхилювачем (рис.28,в) рекомендується калібратор вста­новлювати безпосередньо над долотом. Кут перекошування осей приєднувальних різьб відхилювача становить 1—2°.

Компоновка (рис.28,г) включає долото, відхилювач, перехідник з перекошеними осями приєднувальних різьб і бурильні труби. При збиранні такої компоновки увігнуті сторони пере­хідника і відхилювача мають бути обернені в одну сторону. Кут перекошування різьб перехід­ника рекомендується приймати рівним 1—2°.

У компоновці (рис.28,д), яка включає долото, турбобур, відхилювач Р1та бурильні труби, кут перекошування різьби відхилювача у місці з'єднання з турбобуром рекомендується приймати рівним 1°ЗО'—3°.

Компоновка (рис 28,е) з металевою накладкою на корпусі турбобура приєднується до бурильних труб або ОБТ за допомогою перехідника з перекошеними різьбами (кут перекошу­вання 1—2°).

У компоновці (рис. 28,є) з металевою або гумовою накладкою на ніпелі відсутні пе­рекошені елементи. Довжина перехідника на шпинделі турбобура має бути не більше 0,3 м.

Для збільшення інтенсивності викривлення свердловини в усіх компоновках вибійний двигун (турбобур) нормальної довжини може бути замінений на коротший.

У стійких геологічних розрізах рекомендується використовувати компоновки, показані на рис. 28,а—в, а коли очікується значне розширення стовбура свердловини, ті компоновки, що показані на рис. 28,г,д. Компоновки з накладками на вибійному двигуні (рис.28,е,є) потрібно застосовувати для інтенсивності викривлення не більше 1 град/10 м.

У практиці буріння похило-скерова­них та горизонтальних свердловин на ро­довищах Росії для набору зенітного кута за­стосовують такі КНБК:

У компоновок із жорс­ткою направляючою секцієювикривлений перехідник встановлений безпосередньо над шпин­делем.

Найбільший об'єм буріння із використанням орієнтованих КНБК першої групи прово­диться долотами діаметрами 295,3 і 393,7 мм.

У своїх працях Н.А. Григорян і Т.Н. Бікчурін, відзначаючи змінну інтенсивність збільшення зенітного кута свердловини при бурінні компоновками з жорсткою направляючою секцією типу ТО як основну причину подібної роботи КНБК називають змінну за величиною відхиляючу силу на долоті, під дією якої здійснюється фрезерування стінки свердловини бічною поверх­нею долота.

Інші спеціалісти (Ю.М. Наумов, Г.Г. Шинкевич, А.Г. Калінін, 1983 р.) вважають, що інтенсивність викривлення свердловини, а також розбіжність фактичної кривизни свердлови­ни з проектною обумовлені невідповідністю геометрії КНБК її розрахунковим розмірам.

Більшість дослідників схиляється до думки, що на роботу компоновок із пружною направляючою секцією істотно впливають такі фактори, як, наприклад, фактичний діаметр свердловини, поточні діаметри долота і наддолотного калібратора, радіальний люфт вала шпинделя вибійного двигуна, діаметр і тип бурильних труб, розміщених над компоновкою, розташування КНБК у свердловині по відношенню до її апсидальної площини.

Значний досвід використання орієнтованих КНБК накопичений при бурінні ПСС на на­фтових родовищах Західного Сибіру.

Орієнтовані КНБК при бурінні електробуромвключають долото, наддолотний калібратор, електробур із вмонтованим між шпинделем і електродвигуном механізмом викривлення (рис. 29), телеметричну систему, бурильні труби. Важлива перевага таких компоно­вок полягає у наявності телеметричної системи, яка забезпечує інформацію про зенітний та азимутальний кути викривлення свердловини, напрямок дії відхилювача, а також про роботу долота і електробура.

Зарубіжними фірмами при бурінні похило-скерованих і горизонтальних свердловин по­ряд із компоновками, що є аналогами орієнтованих КНБК, використовуються спеціальні від­хиляючі системиіз змінним кутом згину викривленого перехідника на вибої, з подвійним зги­ном корпусу, з децентраторами.

Створення нових конструкцій доліт, за допомогою яких з'явилася можливість здійснюва­ти буріння кількох спряжених ділянок профілю свердловини з різною кривизною або буріння свердловини без заміни долота, привело до необхідності розробки і впровадження відхиляю­чих систем для буріння ділянок свердловини з різною геометрією. Такі відхиляючі системи застосовують разом із вибійним вимірювальним комплексом, призначеним для контролю за параметрами стовбура свердловини, напрямом долота і параметрами режиму буріння.

1—корпус; 2, 5—зубчасті муфти; 3—підшипники;

4—вал механізму

Зарубіжними фірмами при бурінні похило-скерованих і горизонтальних свердловин по­ряд із компоновками, що є аналогами орієнтованих КНБК, використовуються спеціальні від­хиляючі системи: